西山礦區(qū)杜兒坪井田自燃矸石的地球化學(xué)特征.pdf

1、矸石是采煤挖掘過程中產(chǎn)生的固體廢物，而這些矸石在礦區(qū)堆積形成矸石山，矸石山自燃已是礦山污染的標(biāo)志，因此對自燃矸石的研究刻不容緩。本文以西山礦區(qū)杜兒坪井田的自燃矸石為研究對象，采取X射線衍射、偏光顯微鏡、掃描電鏡以及XRF、HG-AFS、ES、ICP-MS、ICP-OES等方法，分析研究自燃矸石的礦物學(xué)和常量、微量、稀土元素的地球化學(xué)特征，討論燃燒前后矸石發(fā)生的變化。結(jié)果如下：
　?。?）燃盡的矸石普遍呈紅色、灰色，表面附著白色鹽類

2、以及黃色含硫物質(zhì)，XRD圖譜顯示未燃樣品中主要礦物有石英、高嶺石以及一些粘土礦物，而燃燒樣品中主要礦物是石英和硬石膏；偏光顯微鏡對樣品進(jìn)行鏡下觀察發(fā)現(xiàn)未燃樣品中有石英、高嶺石、伊利石等礦物，燃燒樣品中有石英、蒙脫石；掃描電鏡對樣品進(jìn)行鏡下觀察發(fā)現(xiàn)未燃樣品中有石英、黃鐵礦、菱鐵礦、鋁硅酸鹽、銳鈦礦、方解石、鋯石、重晶石、毒重石、熟石膏，燃燒樣品中有石英、高嶺石、硅酸鈣、石膏、三水鋁石等，燃燒前后高嶺石的變化表明樣品遭受500℃以上的高溫作

3、用，且礦物種類減少，礦物結(jié)構(gòu)較單一，次生礦物以石膏為主，表明樣品遭受酸性水的淋溶作用。
　　（2）常量元素C、N與矸石的有機(jī)質(zhì)有關(guān)，燃燒后含量明顯減少，P元素主要賦存在磷酸鹽中，燃燒后磷含量幾乎沒多大變化，氯的減少與燃燒和淋溶作用有關(guān)。
　?。?）矸石的Sr/Ba和B/Ga比值表明DY1601-DY1605為陸相淡水沉積，DY1606和DY1607為陸相半咸水沉積，V/Cr(1.26-1.71)、U/Th(0.20-0.44

4、)、Ni/Co(2.10-3.66)、δU(0.75-0.93)、(Cu+Mo)/Zn低表明樣品均為含氧環(huán)境，與2＃、3＃和8＃煤層夾矸的以上值對比后推測矸石可能來源于山西組。與UCC對比發(fā)現(xiàn)矸石中富集大多數(shù)有毒有害元素，燃燒以后Cr、Ge、Sn、Pb、Bi以及In減少，Ni和Zn增加；與中國大部分煤CC、華北C-P煤NCC和美國大部分煤AC對比發(fā)現(xiàn)燃燒后Cu、Zn、Sr、Mo從虧損變成了富集，雖然一些元素在燃燒前后都有富集，但是它們的

5、含量有所變化；微量元素含量對比發(fā)現(xiàn)燃燒后Be、Sc、Cs、Th、In含量幾乎沒什么變化，V、Ni、Cu、Zn、Rb、Ba、Mo、Sb、Tl含量增加，Cr、Co、Ga、Ge、As、Se、U、Nb、Cd、Sn、Ta、W、Pb、Bi含量減少，有毒有害元素Cr、As、Se、Cd、U、Pb含量都減少，減少的元素可能已進(jìn)入大氣、土壤和水體。
　?。?）由于風(fēng)化、燃燒和淋溶作用使得矸石的輕稀土含量增加，重稀土含量減少，銪負(fù)異常指示它經(jīng)受了氧化環(huán)

6、境，根據(jù)鈰異常推測未燃樣品來源于2＃煤層夾矸。矸石稀土元素的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線均向右傾斜，具有明顯的銪負(fù)異常，表明它們的物源一致，且都來源于陸源碎屑巖，輕稀土比重稀土的分餾程度要高；矸石稀土元素的上陸殼標(biāo)準(zhǔn)化曲線觀察到燃燒前后輕稀土含量增加，Gd-Lu含量減少，燃燒樣品的配分模式較一致，除了DY1602樣品具有銪負(fù)異常外，其他樣品都具有銪正異常，而且DY1605的銪正異常最明顯。燃燒后δCe值增加，其中DY1602的δCe值最大(δCe